PRELUCRAREA DIMENSIONALĂ PRIN EROZIUNE ELECTRICĂ (ELECTROEROZIUNEA)

8/19/2019 PRELUCRAREA DIMENSIONALĂ PRIN EROZIUNE ELECTRICĂ (ELECTROEROZIUNEA)

1/52

C A P I T O L U L 2

PRELUCRAREA DIMENSIONALĂ PRIN EROZIUNE ELECTRICĂ

(ELECTROEROZIUNEA)

2.1. Schema de pricipi!Prelucrarea prin electroeroziune (Electrodischarge Machining – EDM)se

bazează pe efectele erozive complexe, discontinuie i localizate, ale unor

descărcări electrice prin impuls, amorsate repetat !ntre piesa"semifabricat i un

electrod"sculă,care sunt confec ionate din materiale electroconductoare #$%#&ț

Piesa"semifabricat ' i electrodul sculă , conectate la o sursă de energie

electrică , se cufundă !ntr"un dielectric * (fig& &'), !ntre ele exist+nd un spaiu

numit insterstiţiu de prelucrare s, !n care se desfăoară descărcările electrice $&

s

-

*

'.$

/

0ig& &'& 1chema de principiu a prelucrării dimensionale prin electroeroziune2' " piesa de prelucrat3 " electrodul sculă3 " sursă de energie electrică3 * " dielectric3 $ " descărcări

electrice3 . " desprinderi de material din piesă3 - " desprinderi de material din electrod&

4u o tensiune i o putere suficientă a sursei, !ntre electrodul"sculă i piesa

semifabricat apare o descărcare electrică $& 5ceastă descărcare trece succesiv

prin următoarele stadii2 descărcare luminiscentă, scânteie, scânteie-arc i arc&

-


2/52

Pentru ca !n urma acestor descărcări să aibă loc desprinderile de material ., din

adaosul de prelucrare, este necesar să fie !ndeplinite următoarele condiii2

" introducerea directă a energiei electrice la suprafaa piesei"semifabricat

ce urmează a fi prelucrată& Pentru aceasta trebuie ca i piesa"semifabricat i

electrodul"sculă să fie confecionate din materiale electroconductoare, iar

conectarea lor la tensiunea sursei de alimentare să !ndeplinească condiiile

necesare amorsărilor prin străpungere3

" dozarea temporară !n impuls a energiei electrice !n zona de interaciune

electrod"sculă"dielectric"piesă"semifabricat& 4ondiia este necesară pentru a se

localiza efectul energiei de descărcare pe piesa"semifabricat i prelevarea dematerial3

" asigurarea unui caracter polarizat al descărcărilor electrice !n impuls&

Efectul termic al descărcării va conduce la prelevarea de material at+t din piesa"

semifabricat ., c+t i din electrodul"sculă -, de aceea scopul urmărit este ca

prelevarea de la piesa"semifabricat să fie c+t mai mare& 0enomenul se poate

diri6a prin conectarea piesei"semifabricat i electrodului"sculă la polarităilecorespunzătoare i prin utilizarea, !n confecionarea electrodului"sculă, a unor

materiale cu rezistenă erozivă mare sau formarea unor pelicule protectoare3

" restabilirea continuă a stării iniiale !n intervalul eroziv, pentru ca

descărcările să se poată repeta practic !n condiii identice& Pentru aceasta este

necesară evacuarea eficientă a produselor eroziunii i restabilirea distanei de

amorsare a descărcărilor&

2.2. Mecai"m!# $i%ic a# pre#!cr&rii dime"i'a#e pri e#ecr'er'%i!e

Piesa"semifabricat ' i electrodul"sculă , cufundate !n dielectricul , se

conectează la ieirea unui generator de impulsuri de tensiune (fig&&)&

7ntre suprafeele !n interaciune există un interstiiu s ( s 8 9,9':9,$ mm)

ocupat de mediul dielectric& Pentru amorsarea descărcărilor electrice trebuie

corelată mărimea interstiiului i rigiditatea dielectricului cu tensiunea de mers

%


3/52

!n gol a generatorului& 0iecare descărcare se amorsează !n locul unde condiiile

sunt cele mai favorabile, i anume, pe v+rfurile cele mai apropiate ale

microneregularităilor *′ (unde interstiiul este minim " smin)& Microdescărcările

electrice amorsate străpung stratul de dielectric simultan !ntr"o mulime de

puncte, i energia electrică se transformă !n energie calorică i energie mecanică&

Energia de descărcare are o mare densitate (9& 999:$& 999 ;#mm) ating+ndu"

se puteri de sute de


4/52

proces electroeroziv i, !n special, durata i energia impulsului, mărimea

coeficientului de umplere, forma i amplitudinea descărcării pe suprafaa de

lucru i eficiena ei, circulaia dielectricului i a produselor electroerozive&

0enomenele fizico"chimicecare apar sub ac,iunea

descărcăriielectrice !n impuls

Aa suprafa,a piesei semifabricat

Eroziunea suprafe,ei de prelucrat

i trecerea particulelor metalice prelucrate !n lichidul dielectric3Modificarea proprietă,ilor materialului din straturile desuprafa,ă&

dielectric

1trăpungerea electrică

0ormarea undei

4ircula,ia produselor eroziunii

Modificarea proprietă,ilor

lichidului dielectric3 eroziunii de pe suprafe,ele active ale piesei"semifabricat i electrodului"sculă i din spa,iul de lucru&

Aa suprafa,a electrodului sculă

Modificările locale ale

stării de agregare istructurii

i macroscopice cauzateDeformările i ruperile micro"

de varia,ia temperaturii

Expulzarea de materialcu formarea de cratere

0ormarea i men,inereaunor pelicule protectoare

Bzarea prin eroziune a suprafe,elor

active cu trecerea particulelor prelevate !n lichidul dielectric3Modificarea proprietă,ilor

din straturile

mecanice de oc

Modificările locale ale

stării de agregare istructurii

Deformările i ruperile micro"i macroscopice cauzate

de varia,ia temperaturii

Expulzările de material

cu formări de cratere

materialului

Evacuarea produselor

7n

de suprafa,ă&

0ig& && 0enomene fizico"chimice specifice prelucrării dimensionale prin electroeroziune !n mediidielectrice lichide&

Producerea unei descărcări este urmată de o cretere locală a interstiiului,

ceea ce determină ca următoarele descărcări să se amorseze !n noi zone& 7nacest mod, descărcările parcurg !n mod succesiv !ntreaga suprafaă de

*9


5/52

interaciune, rezult+nd o cretere treptată a distanei dintre suprafaa piesei"

semifabricat i cea a electrodului"sculă &

Mecanismul fizic de prelevare a materialului de pe suprafaa piesei"

semifabricat !nsumează trei fenomene distincte, care se completează reciproc2

" fenomenul termic, determinat de cedarea bruscă a energiei cinetice a

sarcinilor electrice !n micare& 7n funcie de valoarea acestor energii,

!ndepărtarea de material poate avea loc sub formă de topire, lentă sau rapidă,

vaporizare, linitită sau rapidă, sau prin topire plus vaporizare&Mărimea

particulelor desprinse ∅med este dependentă de energia descărcării !n impuls W

(fig& &*)3

( * . %

*

%

'(

'.

(9

W C;

C m med

µ

∅

0ig& &*& ariaia diametrului particulelor prelevate la o descărcare !n funcie de energia descărcării&

" fenomenul mecanic, determinat de existena !n masa piesei"semifabricat

a unor bule de gaze, care datorită dilataiei termice expulzează particulele3

" fenomenul electrodinamic, determinat de rezistena sarcinilor electrice !n

micare, din microcanalele microdescărcărilor electrice& 0iind vorba de curenielectrici variabili !n timp, !ntre piesa"semifabricat i electrodul"sculă apare un

c+mp electromagnetic i, deci, fore electrodinamice care vor aciona asupra

sarcinilor electrice !n micare&

Dintre cele trei fenomene amintite, fenomenele termice au un rol

determinant în prelevarea de material, deci prelucrabilitatea diferitelor materiale

poate fi caracterizată prin proprietăile lui termofizice& Pentru aprecierea

*'


6/52

prelucrabilităii se poate utiliza criteriul de proporţionalitate a timpului de topire

a unui volum de metal considerând celelalte condiţii de prelucrare constante

(criteriul π - criteriul Palatnik), dat de relaia2

π 8 ρ ⋅ c ⋅ λ ⋅ θ t , (&')

!n care2 c este căldura specifică3 ρ " densitatea3 λ " coeficientul de conductivitate

termică3 θt " temperatura absolută de topire&

Prelucrabilitatea prin electroeroziune este invers proporională cu criteriul

lui Palatni< i Fingermann&ș

0enomene erozive similare cu cele de pe suprafaa piesei"semifabricat

apar i pe suprafaa electrodului"sculă& Eroziunea minimă a electrodului"sculă se

realizează prin conectarea la polaritatea optimă (!n funcie de stadiile respective

ale descărcării) i prin utilizarea unor materiale cu valori ridicate ale criteriului

Palatni


7/52

!escărcarea electrică dintre electrodul"sculă i piesa"semifabricat poate

avea loc at+t !n interstiţiul frontal c+t i !n cel lateral , acolo unde valoarea

interstiiului este cea mai redusă (rezistena electrică cea mai mică), !n zona unor

microv+rfuri ale microgeometriei celor două suprafee con6ugate sculă"piesă&

De asemenea, se pot produce i descărcări false !ntre electrod i

particulele aflate !n interstiiu #$%#,-#,.#,#?#&

0ig& &$& 1chema mecanismului de prelevare a materialului

După un timp foarte scurt de la producerea descărcării electrice electrod"

piesă, necesar stabilirii stării de ionizare ('9 ns), se formează un canal de

plasmă (fig& &$) !ntre suprafaa electrodului i a piesei& 4analul de plasmă se

!ngustează sensibil !n zona catodică, de circa * ori& Haza canalului variază de la

c+iva Im, la 9,-:9,? mm, iar temperatura !n interiorul său este de circa

'9&999o4& 7n schimb, temperatura !n spotul catodic " # sau anodic " " (suprafaa

piesei sau electrodului pe care are loc descărcarea) nu poate depăi temperatura

de fierbere a metalului respectiv cu mai mult de 99:99 o4, fiind !n general

mai mică de 999 o4 (temperatura !n spot depăete temperatura de fierbere din

condiii normale deoarece presiunea !n zona adiacentă spotului este foarte

ridicată)&

*

spot anodic

izotermă de fierbere

canal de plasma


8/52

$ichidul dielectric are rolul de a restabili capacitatea dielectrică a

mediului de lucru, dar i de a crea o densitate de curent ridicată !n canalul de

plasmă a cărui dezvoltare pe direcie radială este fr+nată de forele de inerie ale

lichidului& De asemenea, spălarea cu lichid dielectric a interstiiului de

prelucrare are rolul de a !ndepărta particulele prelevate !n procesul EDM&

Jensiune

D i s t a n t a

Fona catodica

4aderea detensiune catodica

4adereade tensiunepe coloana

4aderea de tensiune anodica

Fona anodica

Jensiune Bt

4urentul

electronic

Kc

4urentul

ionilor

pozitiv Kc" L

P

"

E

L

0ig&&.& Jensiunile !n zona descărcării electroerozive2P"piesa"semifabricat3 E"electrodul"sculă

Datorită c+mpului electric creat prin căderea de tensiune ( fig& &.), mai

!nt+i, electronii !ncep să fie emii de la catod deoarece lucrul mecanic necesar

extraciei electronilor este mai mic dec+t al ionilor& Procesul de emisie a

electronilor este amplificat !n continuare de impactul produs pe suprafaa

catodului de bombardamentul ionilor pozitivi emii de anod & Electronii mai potfi produi i ca rezultat al coliziunii i fotoionizării !n canalul de plasmă& Ei

capătă energie mic+ndu"se !n canalul de plasmă i !n mod special !n zona

anodică (căderea de tensiune anodică ) & Konii pozitivi sunt formai prin coliziune

i fotoionizare a gazelor !n canalul de plasmă fiind atrai de forele electrice

spre catod& Electronii i ionii transferă energia lor cinetică anodului, respectiv

catodului&

**


9/52

1"a constatat că forţele electrostatice pot fi responsabile de prelevarea

materialului numai !n fazele de !nceput ale descărcării (9,':' Is) !n continuare,

prelevarea materialului are loc ca urmare a fenomenelor termice&

%n timpul descărcării EDM, prelevarea materialului are loc ca urmare a

topirii (metalul este evacuat sub formă de stropi) i vaporizării metalului

(vaporii intră !n componena bulei de gaz formate !n 6urul canalului de plasmă

sau se ridică la suprafaa dielectricului)& ula de gaz se dezvoltă permanent !n

timpul descărcării !nglob+nd i gazele rezultate din vaporizarea dielectricului din

zona adiacentă canalului de plasmă&

!upă încheierea descărcării EDM, masa de metal supra!ncălzită (cu99:99o4 mai mult dec+t temperatura de fierbere) fierbe ca urmare a scăderii

brute a presiunii !n zona adiacentă spotului anodic, respectiv catodic& 0ierberea

se produce !n zona delimitată de suprafaţa materialului i izoterma de fierbere

caracteristică fiecărui material& Din punct de vedere cantitativ, aceasta este

principala modalitate de prelevare a materialului, de aici rezult+nd i forma

caracteristică a craterului &!' din figura& &- &

( ,

% µ m

'-µm

Jensiune

0ig&&-& 1eciunea transversală printr"un crater format la prelucrarea prin electroeroziune

2.. Ui#a*e $'#'"ie #a pre#!crarea pri e#ecr'er'%i!e

Mainile de prelucrat prin electroeroziune se clasifică după foarte multe

criterii& Din punct de vedere al destinaiei pot fi2 universale, speciale i

specializate cu comandă proram i comandă adaptivă sau autoadaptivă,

cunosc+nd o mare dezvoltare i perfecionare !n ultimul timp& Kndiferent de tipul

*$

crater


10/52

constructiv, schema de principiu a unei instalaii de prelucrare prin

electroeroziune se prezintă !n figura &-& #$%#,#-#,.#,#?#&

Piesa"semifabricat de prelucrat ' i electrodul"sculă , cufundate !n

dielectricul * din cuva $, se conectează la ieirea generatorului de impulsuri de

tensiune & Pentru amorsarea descărcărilor este necesară corelarea mărimii

interstiiului de prelucrare s i a rigidităii dielectricului *, din cuva $, cu

tensiunea de mers !n gol a generatorului, corelare ce se face cu a6utorul unui

sistem de avans .& Descărcările electrice !n impuls sunt !nsoite de efecte erozive

complexe, !n mare măsură la piesa"semifabricat i !ntr"o mai mică măsură la

electrodul"sculă& Producerea de descărcări electrice este !nsoită de creterealocală a interstiiului i oprirea la un moment dat a procesului de prelevare de

material, dacă interstiiul nu este meninut la o valoare optimă, operaie ce se

face cu a6utorul mecanismului de avans& Particulele de metal prelevate se

aglomerează !n interstiiul de prelucrare, de aceea ele trebuie !ndepărtate& 5cest

lucru se realizează cu a6utorul unui sistem de recirculare"răcire"filtrare a

dielectricului, format din pompa %, filtrul ?, rezervorul '9 i sistemul de răcire''& Pentru ca procesul de erodare să se desfăoare ne!ntrerupt i pentru ca uzura

electrodului"sculă să fie c+t mai mică, este necesar ca electrodul"sculă să fie

răcit !n permanenă (răcire efectuată cu dielectricul trimis prin canalele de răcire

') i dielectricul să transporte toate produsele eroziunii -, !n afara spaiului de

lucru&

*.


11/52

s

H 1J

)

(

'

- ''

%

?

.'(*

'9

$

s

0ig& &%& 1chema de principiu a unei instalaii de prelucrare prin electroeroziune2' " piesa " semifabricat3 " electrodul sculă3 " generatorul de impulsuri de tensiune3 * " dielectricul3 $" cuva3 . " sistemul de avans3 - " microparticulele3 % " pompă3 ? " filtrul3 '9 " rezervorul3 '' " sistemul

de răcire3 ' " canalele de răcire a electrolitului sculă&

7n figura &?& sunt prezentate păr ile componente ale unei ma ini deț ș

prelucrat prin EDM cu electrod masiv&

atiu

Motor N

Motor O

Masa inferioara O

Masa superiora N

4uva cu dielectric

Montant

1istem de avans

4ap de lucru

5gregat de

recirculare"racire"filtrare

dielectric

enerator de impulsuri

NO

F

4

0ig& &?& Maina EDM cu electrod masiv"componente

*-


12/52

Principalele pări componente ale unei maini de prelucrat prin

electroeroziune sunt2

" eneratorul de impulsuri, care poate fi cu acumulare (dependent ) sau

fără acumulare (independent ) 7n cazul generatoarelor cu acumulare, formarea

impulsurilor se bazează pe descărcarea energiei !nmagazinate !ntr"un c+mp

electric sau magnetic& 1chema de principiu a generatorului de impulsuri cu

energie !nmagazinată tip *+ este prezentată !n figura &'9& De la sursa de curent

continuu se alimentează, prin impedana de !ncărcare *, un condensator + , la

bornele căruia se conectează piesa"semifabricat i electrodul"sculă& Prin

conectare la sursă, condensatorul se !ncarcă p+nă la atingerea tensiunii necesareamorsării descărcărilor& 4ondensatorul se descarcă !ntr"un timp scurt,

descărcările a6ung+nd !n stadiul de sc+nteie sau sc+nteie"arc&

eneratoarele fără acumulare sau independente se bazează fie pe

!ntreruperea curentului furnizat de o sursă de curent continuu, fie pe generarea

directă a impulsurilor cu a6utorul mainilor electrice rotative sau a circuitelor cu

saturaie magnetică3

,

*

+

*d $d

&lectrodul-sculă

Piesa semifabricat

0ig& &'9& 1chema de principiu a generatorului de impulsuri H42

" sursa de curent3 * " impedană de !ncărcare3 + " condensator &

*%


13/52

" partea mecanică formată din2 batiu3 masa pe care se fixează

semifabricatul, prevăzută cu un sistem de poziionare după cele trei axe de

coordonate3 cuva cu lichidul dielectric3 sistemul de avans care realizează

micarea de pătrundere a electrodului"sculă3 regulatorul automat al sistemului de

avans, care permite realizarea i meninerea interstiiului corespunzător3 sistemul

de recirculare"răcire"filtrare a dielectricului etc& Principalul rol al pării

mecanice este asigurarea poziionării relative dintre piesa"semifabricat i

electrodul"sculă& Din punct de vedere al batiurilor, mainile de prelucrat prin

electroeroziune pot fi cu2 montant, coloană, două coloane, construcie portal,

patru coloane etc& 4onstruciile cele mai des utilizate sunt cele cu portal i masă!n coordonate&

4uva de lucru este realizată !n două variante2 cuvă fixă pe masa mainii

sau cuvă retractabilă& Aichidele dielectrice frecvent utilizate sunt petrolul, uleiul,

motorina i !n cazuri speciale apa distilată sau gaze sub presiune&

- areatul de dielectric are rolul de a alimenta cuva de lucru p+nă la un

anumit nivel, necesar realizării prelucrării !n imersare i spălarea interstiiului de prelucrare cu lichid dielectric purificat de produsele EDM& 1chema de principiu

a realizării filtrării dielectricului este prezentată !n figura &''&

*?


14/52

0ig& &''& 5gregatul de dielectric

Aichidul dielectric impurificat !n urma procesului EDM, care provine din

cuva de lucru se varsă !n bazinul de filtrare care are la partea inferioară mi6loacede filtrare (grosieră i fină)& iltrarea se poate realiza cu h+rtie de filtru, vată de

sticlă, păm+nt diatomitic, prin centrifugare, !n c+mp electromagnetic etc&

Dielectricul purificat este preluat de o pompă din rezervorul de dielectric i

trimis !n cuva de lucru sau !n interstiiul de prelucrare prin orificiile de in6ecie

practicate !n electrod sau piesă precum i prin spălare laterală (prin furtun)&

1istemele de reglare automată a interstiiului trebuie să menină o astfel dedistană !ntre piesa"semifabricat i electrodul"sculă, !nc+t impulsurile de lucru să

fie !n număr maxim, iar impulsurile fictive i cele de scurtcircuit să tindă către

zero #*#,#?*#&

Deplasarea fizică a electrodului !n direcia optimizării interstiiului este

realizată printr"un servomecanism cu rol de element de execuie 3

" electrodul-sculă este format dintr"o parte activă, care participă direct la

generarea suprafeei i care este confecionată dintr"un material corespunzător

cerinelor procesului de eroziune, i dintr"o parte auxiliară, cu care se fixează de

capul mainii de prelucrat& Principalele funcii ale electrodului"sculă sunt2

introducerea energiei electrice !n spaiul de lucru i localizarea macroscopică a

impulsurilor de curent electric la suprafaa piesei"semifabricat& 7n acest scop,

electrodul trebuie să asigure introducerea energiei !n condiiile desfăurării

stabile a procesului de prelevare, să fie stabil la eroziune electrică, să posede

suprafee de bazare pentru fixarea pe maină i să fie executat cu o precizie

dimensională corespunzătoare preciziei impuse prelucrării& Electrozii se

confecionează frecvent din cupru, alame, aluminiu, grafit i alia6e

metaloceramice (="4u, ="5g, Mo"4u)& 4+teva variante constructive de

electrozi"sculă folosii la prelucrarea orificiilor străpunse sau la prelucrarea

cavităilor prin copiere se prezintă !n figura &'3

$9


15/52

" aparatura de supravehere i control a procesului de prelucrare&

2.+. Paramerii re,im!#!i de pre#!crare

Principalele caracteristici tehnologice la prelucrarea prin electroeroziune

sunt2 productivitatea prelucrării, , calitatea suprafeei prelucrate,

a

)

(

'

',(&&&(,$

b

.,?

∅

∅

0ig& &'& 4onstrucii caracteristice de electrozi sculă2a " pentru orificii străpunse3 b " pentru cavităi executate prin copiere3 '" poriune de

degroare3 " poriune de semifinisare3 " poriune de finisare&

precizia dimensională, uzura relativă volumică a electrodului i consumul

specific de energie #$%#,#'#,#-#&

aloarea caracteristicilor tehnologice este determinată de o serie de

parametri legai de piesa"semifabricat (natura materialului, mărimea i forma

suprafeei, calitatea suprafeei) i de parametrii procesului de prelucrare&

Parametrii procesului de prelucrare sunt2

" parametrii electrici ai impulsurilor (curent, tensiune, frecvenă,

coeficient de umplere)3

" parametrii mecanici (legai de tipul constructiv al mainii i al

electrodului"sculă,presiunea dielectricului, viteza de prelucrare) 3

- parametrii tehnoloici (natura materialului de prelucrat, rugozitatea

ini ială a suprafe ei, forma geometrică a suprafe ei, mărimea suprafe ei deț ț ț ț

prelucrat) 3

" parametrii electrochimici (caracteristicile lichidului de lucru)&

$'


16/52


17/52

&ner)ia impulsului

W

a

Productivitatea

prelucrării prelucrării Productivitatea

+urentul

iiopt

b

prelucrării Productivitatea

prelucrării Productivitatea

!urata impulsului

t t opt "ria suprafeţei de prelucrat

" "opt

dc

0ig& &'& Dependenta cantităii de material prelevat de2a " energia impulsului W 3 b " curentul electric, i3 c " durata impulsului, t 3

d " aria suprafeei de prelucrat, "&

&ner)ia impulsului

*u)ozitatea suprafeţei

.

.

. '

(

)

0ig& &'*& Dependena rugozităiisuprafeei prelucrate de energia

impulsului&

0ig& &'$& Modificările structurale !nsuprafaa prelucrată prin electroeroziune&

" substratul alb . , mai bogat !n carbon, cu structură apropiată de cea

martensitică, datorită răcirii rapide după impuls3

" stratul de bază . , cu structura nemodificată&

Durităile medii !n cele trei straturi respectă relaia2

/ ' / & (&)

$


18/52

Precizia dimensională a prelucrării prin electroeroziune este influenată de

trei categorii de factori2 factori determinai de utila0, de proces i de operator

Bzarea electrodului este determinată de procesul de eroziune electrică pe

suprafaa acestuia& 7n practică se folosete noiunea de uzură relativă volumică

uv determinată de raportul dintre cantitatea de material prelevat la suprafaa

electrodului"sculă 1es i cantitatea de material prelevat la suprafaa piesei"

semifabricat, 1 ps&

'99⋅= ps

es

v1

1u CQ & (&)

Pentru reducerea uzurii se folosesc materiale rezistente la eroziuneelectrică i se alege o polaritate optimă&

Pentru ca procesul electroeroziv să decurgă !n condiii optime (stabilitate)

este necesar ca timpul de răspuns Rt, al sistemului de avans la comenzile de

avans sau retragere să fie c+t mai mic (dinamică ridicată), evit+ndu"se astfel

fenomenele de scurt"circuit sau de mers !n gol& Aa mainile EDM performante,

Rt este mai mic de 'ms&

4antitatea de material prelevat precum i calitatea suprafeei depind de

eneria descărcării W e , care se calculează cu formula2

W e 8 u t i t dt et

e

i

9∫ ⋅ ⋅( ) ( ) C; (&*)

unde2 ue(t ) este tensiunea descărcării (proporională cu u2), !n 3 ie(t ) reprezintă

intensitatea curentului descărcării, !n 5 (ambele funcii de timp) 3 t i "timpul de

impuls, !n s&

Aa impulsurile de rela3are (dependente), denumite astfel datorită faptului

că energia descărcării produse de aceste impulsuri depinde de condiiile din

interstiiul de prelucrare, parametrii care caracterizează regimurile de prelucrare

sunt2

$*


19/52

- capacitatea +, a bateriei de condensatori ai generatorului3

- intensitatea curentului de alimentare 4 a , a bateriei de

condensatori&

!ensitatea de curent 5 C5#cm pe suprafaa prelucrată este un alt

parametru electrotehnologic care trebuie să se situeze !ntre anumite limite !n

funcie de materialul din care este confecionat electrodul i polaritatea utilizată

( tab&&') pentru ca procesul EDM să aibă stabilitate (fenomenele de scurt"

circuit i arc continuu să fie reduse la minimum) i să se desfăoare !n parametrii

tehnologici prescrii&

Jabelul &'& Polarităi i densităi de curent recomandate la degroareMaterial electrod Polarităi Densitatea de curent 5 C5#cm

Materialul pieseiSel 4arburi metalice

cupru L '$:$ '$:$grafit L '9:' "grafit " .:% "Golfram"cupru L , " :$ '$:$

7n figura &'., este prezentată variaia parametrilor descărcării& 1e observă

că raportul puterii anodice#catodice este mic la densităi mici de curent !n

canalul de plasmă al descărcării (fig& &'., diagrama de 6os), respectiv la

creterea duratei impulsului atunci c+nd canalul de plasmă are timp să se

dezvolte (se consideră că energia descărcării W e este constantă)&

5ceasta !nseamnă că pentru a avea uzură minimă a anodului (putere

repartizată la anod mică) i prelevare maximă la catod (putere repartizată la

catod mare), este necesar să se lucreze cu timpi de impuls mari& 5cesta este

cazul prelucrării cu polaritate pozitivă (electrodul"sculă este anodul)&

Btilizarea unor timpi de pauză t 2 , mari face să se restabilească complet

capacitatea dielectrică a lichidului de lucru, dielectricul fiind nepoluat ca urmare

a timpului suficient pentru evacuarea produselor de eroziune din interstiiu

(spălarea este foarte bună)&

$$


20/52

0ig& &'.& 1trategia adoptării parametrilor regimului de prelucrare

5stfel, canalul de plasmă al descărcării care succede după

asemenea timpi de pauză se dezvoltă cu dificultate !n seciune datorită forelor

ineriale mari ale dielectricului& Prin urmare, densitatea de curent !n canalul de

plasmă are valoare mare i atunci c+nd se utilizează polaritate pozitivă, uzura

electrodului este ridicată (puterea repartizată la anod este mare, aa cum se

vede !n figura &'.)& Dielectricul care conine bule de gaz sau particule !n

interstiiu (cazul timpilor t 2 , mici), favorizează dezvoltarea rapidă a canalului de

plasmă deci determină prelucrarea cu densităi mici de curent i uzură mică a

electrodului&

Dimpotrivă, la lucrul cu polaritate neativă (catodul este electrodul"

sculă), se utilizează timpi de impuls cu valoare redusă, situaie !n care, raportul

puterii anod#catod este mare (fig& &'.)& 4u alte cuvinte, puterea repartizată la

$.


21/52

catod este mică (uzură mică a sculei) , iar puterea repartizată la anod este mare

(prelevare maximă de material de pe suprafaa piesei de prelucrat)&

1e remarcă de asemenea, că la timpi de impuls cu valoare mare, curentul

ionic (care necesită un lucru mecanic de extracie mare) crete !n raport cu

curentul electronic (fig& &'., diagrama de sus)&

Bn alt parametru al regimului de prelucrare, care are o importană

deosebită asupra stabilităii procesului EDM !l constituie presiunea de spălare a

interstiiului de prelucrare cu a6utorul dielectricului& 1pălarea se poate face prin

in0ecţie, absorbţie, combinat sau se poate prelucra cu imersarea electrodului i

piesei !n dielectric& Pentru spălare, se utilizează găuri practicate !n electrodulsculă sau piesă, prin care se in6ectează sau absoarbe dielectricul (dacă tehnologia

EDM permite, av+nd !n vedere faptul că !n dreptul orificiului de spălare nu se

poate prelucra)& De asemenea, se poate adopta spălarea laterală, dar eficiena

acesteia la prelucrarea unor suprafee mari sau adânci este redusă& 7n general, se

lucrează cu presiunea de 9,:9,* daT#cm la in6ecie& Aa absorbie, presiunea

poate avea valori de 9,%:9,? daT#cm

& S presiune de spălare cu valoare mare,dei realizează evacuarea eficientă a produselor EDM din interstiiu este un

factor defavorizator al dezvoltării canalului de plasmă al descărcării& 5stfel, la

utilizarea polarităţii pozitive, densitatea de curent !n canalul de plasmă este

mare, deci crete uzura electrodului #$%#,#-#,#*#,#.#&

Parametrii tehnoloici principali (de ieire), care caracterizează

regimurile de prelucrare (procesul EDM) sunt2 productivitatea

6

W – carereprezintă volumul de material prelevat !n unitatea de timp " , uzura volumetrică

relativă ϑ " care reprezintă raportul dintre volumul uzat al sculei i volumul de

material prelevat din piesă " i ruozitatea *a a suprafeei obinute&

Helaiile de calcul folosite pentru calculul parametrilor 6 W i ϑ sunt2

6 W 8 6 p # t prel Cmm#min (&$)

$-


22/52

unde2 6 p reprezintă volumul de material prelevat din piesa prelucrată, !n mm3

t prel este timpul de prelucrare, !n minute&

ϑ 8 '99 ( 6 e # 6 p ) CQ (&.)

unde2 6 e reprezintă volumul uzat al electrodului–sculă, !n mm &

olumul de material prelevat din piesă i volumul uzat al electrodului se

determină cu formulele2

6 p 8 '999 (mip - m fp ) # ρ p Cmm (&-)

unde2 mip este masa iniială a piesei de prelucrat, !n g3 m fp " masa finală a

piesei prelucrate, !n g3 ρ p " densitatea materialului piesei, !n g#cm&

6 e 8 '999 (mie - m fe) #ρe Cmm (&%)

unde2 mie este masa iniială a electrodului , !n g3 m fe " masa finală a

electrodului, !n g3 ρe " densitatea materialului electrodului, !n g#cm&

De asemenea, dacă materialul electrodului este rafit , se au !n vedere

pentru determinarea volumului de material grafitic uzat i considerentele

geometrice pentru evitarea erorilor datorate impregnării cu dielectric (situaie !n

care mie 7 m fe)&

5stfel, pentru calculul parametrului 6 e , !n cazul electrozilor cilindrici, se

folosete relaia2

6 e 8 π ( !e8 " !i8) t l #* Cmm (&?)

unde2 !e este diametrul exterior al electrodului, !n mm3 !i " diametrul interior

al găurii de in6ecie din piesă, !n mm3 t l " uzura liniară a electrodului, !n mm&

Dei procedeul electroeroziv are avanta6ul realizării unor forme de

complexitate deosebită, de tip cavităţi, indiferent de duritatea materialului de

prelucrat (prelucrare care nu se poate realiza cu a6utorul tehnologiilor

convenionale), el are dezavanta6ul unei productivităţi (6 W ) relativ reduse p+nă la

circa '999 mm#min& De aceea, se recomandă prelucrarea de degroare prin

frezare la o formă apropiată de cea finală (dacă materialul este nedurificat termic

$%


23/52

i forma suprafeei permite) după care se aplică procedeul EDM pentru

semifinisare, finisare i superfinisare&

Dei reimurile de prelucrare sunt specifice fiecărui tip de maină &!'

!n parte, !n general, la deroare, se lucrează cu trepte de curent mai mari de $

5, la semifinisare .:'5, la finisare, se folosesc trepte de curent mai mici de

5 i timpi de impuls mai mici de $ Is& Aa superfinisare, se apelează la

generatoare de rela3are la care timpii de impuls sunt mai mici de 'Is& Prin

urmare, este necesară micorarea sensibilă a valorilor celor doi parametri

tehnologici ie(t ) i t i !n vederea obinerii unui nivel energetic W e , al descărcării

corespunzător prelucrărilor EDM de superfinisare&Mainile EDM oferă anumite regimuri de prelucrare (cuprinse !n cadrul

tehnologiei EDM specifice fiecărei maini, pusă la dispoziia utilizatorului) cu

a6utorul cărora se obine o uzură volumetrică relativă neli0abilă (ϑ ), deci o

precizie foarte ridicată& Btila6ele performante prelucrează cu precizie de nivel

micronic&

Speraia de finisare i superfinisare prin EDM prezintă o extrem de scăzutăstabilitate a procesului, explicabilă prin aceea că sunt utilizate impulsuri cu

energie foarte redusă, !n condiiile existenei !n timpul prelucrării a unui

interstiiu electrod"piesă ce nu depăete '9 Im (favorizator al producerii

fenomenelor de scurt"circuit)& 5ceasta conduce la o viteză de prelucrare foarte

scăzută& Pe l+ngă aceasta, există limite stricte legate de mărimea suprafeei care

poate fi prelucrată datorită dificultăilor legate de !ndepărtarea particulelor rezultate din proces, !n situaia existen ei unui intersti iu cu dimensiuni a a deț ț ș

mici& 4u a6utorul regimurilor de superfnisare se pot ob ine suprafe e cu o calitateț ț

foarte bună (H a 8 9,9$ :& 9, Im )&

Sptimizarea tehnologică de prelucrare prin electroeroziune se face lu+nd !n

considerare fiecare caracteristică tehnologică (productivitate, uzură, precizie,

rugozitate), urmărindu"se !n principal !mbunătăirea condiiilor de amorsare i

dezvoltare a sarcinilor electrice& Pentru a se putea aciona simultan asupra

$?


24/52

principalilor parametri ai procesului de prelucrare se folosesc calculatoare de

proces i introducerea controlului adaptiv&

2.-. P'"ii#i&/i#e de !i#i%are a pre#!cr&rii pri e#ecr'er'%i!e 0-0030.

Prelucrarea prin electroeroziune se poate aplica la prelucrarea tuturor

materialelor electroconductoare& Din considerente economice, procedeul se

aplică doar !n cazul materialelor neprelucrabile prin alte procedee (metale i

alia6e dure i extradure, oeluri refractare, anticorozive, carburi metalice etc&), !n

cazul suprafeelor cu geometrii complexe i la toate categoriile de prelucrări

microdimensionale&

Principalele domenii de utilizare sunt (fig& &'-)2" perforarea orificiilor rotunde sau cu profil oarecare (fig& &'-, a),

care se aplică !n construcia de mainii i aparate, scule, lucrări de

reparaii etc&3

" perforarea simultană a orificiilor complexe (fig& &'-, b), care se

aplică la prelucrarea elementelor active ale tanelor, diferitelor

piese solicitate !n aparatura de măsură i control3" prelucrarea orificiilor complexe profilate (fig&&'-, c), care se

aplică la prelucrarea filierelor i matrielor din alia6e dure i a

matrielor de in6ectat mase plastice3

" prelucrarea cavităilor complexe (fig&&'-, d), care se aplică la

execuia matrielor pentru for6are, a cochilelor, a sculelor pentru

ambutisare, tragere, extrudare etc&" tăierea i debitarea materialelor dure i extradure !n forme simple

sau complexe (fig&&'-, e)3

" gravarea inscripiilor i mărcilor (fig&&'-, f)3

" perforarea simultană a mai multor orificii (fig&&'-, g), care se

aplică la prelucrarea filtrelor, sitelor, ecranelor, pieselor electronice3

.9


25/52

df e

g

i

a b c


26/52

0ig& &'-& Principalele operaii de prelucrare prin electroeroziune2a " orificii simple3 b " orificii complexe3 c " orificii complexe profilate3 d " cavităi matrie3e " debitări3 f " gravări3 g " orificii multiple3 h " fante3 i " orificii curbilinii3 6 " !ndepărtarea

sculelor rupte3 < " orificii ad+nci3 f v9 f k – avansul vertical i respectiv combinat&

" prelucrarea fantelor (fig&&'-, h), care se aplică la prelucrarea

filtrelor de barbotare, tuburilor pentru drena6, in6ectoarelor pentru motoare

diesel, orificiilor pentru evacuarea aerului din matrie etc&

" prelucrarea orificiilor curbilinii (fig&&'-, i), care se aplică la

execuia orificiilor de ungere sau de evacuare a gazelor, practicate !n locuri greu

accesibile3" !ndepărtarea sculelor rupte din găuri (fig&&'-, 6), care se aplică !n

cazul prelucrării unor piese complexe care !nmagazinează multă manoperă i la

care, accidental, are loc ruperea sculelor !n interiorul orificiilor3

" prelucrarea orificiilor ad+nci (fig&&'-,


27/52

maini de acelai tip i apoi, pe baza unui calcul statistic, se stabilesc valorile

parametrilor regimului de prelucrare care sunt inclui !n cartea mainii&

2.4.1. Deiarea pri e#ecr'er'%i!e

Posibilităile tehnologice electroerozive sunt extrem de diverse& 7n

figura &'%, este prezentată debitarea semifabricatelor prin EDM utiliz+nd un

electrod"sculă sub formă de disc& 7n acest scop, se mai pot folosi electrozi sub

formă de bandă, lamă, fir etc& Procedeul se poate utiliza la debitarea unor

materiale cu caracteristici ridicate de rezistenă de tipul2 oeluri !nalt aliate,

ns

s r

Electrod"scula

Electrod"piesa

he

≈9,%&&&(

f

he

D

0ig& &'%& Debitarea EDM

carburi metalice, materiale compozite conductive& 1e pot astfel obine i

crestături de precizie !n plăci, evi, buce elastice etc&

Discul are o micare de rotaie cu turaia n s i o micare de avans sr (fig&

&'%)& rosimea sculei este de 9,%: mm, iar diametrul exterior c+t mai mare

pentru a se putea folosi de un număr mare de ori (scula se uzează !n timpul

prelucrării)&

rosimea discului d se stabilete !n funcie de mărimea fantei

(crestăturii) după următoarea formulă2

.


28/52

d 8 f – (heL c) Cmm (&'9)

unde2 f este lăimea fantei, !n mm3 he " mărimea interstiiului lateral, !n mm3 c "

un coeficient de sigurană care are valoarea de 9,9$:9,' mm&

2.4.2. Reci$icarea pri e#ecr'er'%i!e

Prin EDM, se pot realiza operaii de rectificare plană sau

cilindrică e3terioară sau interioară, simplă sau complexă&

ns

in6ectie dielectric

1('

0ig& &'?& Hectificarea plană EDM'"electrodul"sculă3 " piesa"semifabricat

Modul de realizare a rectificării plane este exemplificat !n figura &'?&

1cula ', prin interiorul căreia se in6ectează lichid dielectric execută o micare de

rotaie cu turaia n s, iar piesa are o micare rectilinie de avans s (există

posibilitatea ca scula să realizeze micarea de avans s)&

Hectificarea cilindrică e3terioară sau interioară poate avea aceeai

cinematică ca la prelucrarea prin achiere& De asemenea, scula poate executa

ambele micări de rotaie !n 6urul axei sale, simultan cu micarea de rotaie !n

6urul axei piesei, denumită micare planetară&

.*


29/52

Prelucrarea cu rotirea electrodului - sculă se aplică cu succes la

realizarea unor găuri adânci cu raportul lungime # diametru, l # d U '9 sau la

prelucrarea microăurilor străpunse sau !nfundate cu diametrul 9,9:9, mm&

Micarea de rotaie a electrodului sculă facilitează evacuarea produselor EDM

din interstiiu i !mbunătăete calitatea suprafeei prelucrate&

Aa microgăuri, se mai pot folosi electrozi tubulari, de diametre foarte

mici, realizai din Golfram sau se prelucrează cu vibrarea electrodului"sculă cu

frecvenă ultrasonică (EDMLB1)& Prelucrarea asistată de ultrasunete poate

aduce !n acest caz, o cretere a productivităii de peste $ ori faă de prelucrarea

EDM clasică (fără vibraii)& Aa EDMLB1, creterea productivităii i!mbunătăirea rugozităii sunt rezultatul fenomenelor cavitaţionale produse de

ultrasunete&

2.4.. Pre#!crarea e#ecr'er'%i5& c! mi6care p#aear&

Parametrii principali ai cinematicii prelucrării EDM cu micare planetară

sunt prezentai !n schema din figura &9, !n care electrodul realizează o micare

de rotaie !n 6urul centrului seciunii sale transversale, cu turaia ne i o altămicare de rotaie cu turaia nd , !n 6urul axei dispozitivului& 5xa de rotaie

corespunzătoare centrului seciunii transversale a electrodului, de rază * s este

situată la distana r, (excentricitate) faă de axa de rotaie a dispozitivului&

Extinderea posibilităilor tehnologice cu o astfel de schemă de prelucrare se

poate face prin rotirea electrozilor care au diferite forme !n 6urul axei lor care nu

coincide cu axa de simetrie i pe de altă parte, prin modificarea raportului dintreturaia ne i nd &

.$


30/52

0ig& &9& 1chema EDM cu micare planetară

7n cazul existenei micării relative !ntre suprafeele frontale aleelectrodului i semifabricatului, respectiv atunci c+nd electrodul execută o

micare planetară, desfăurarea procesului EDM prezintă o serie de

particularităi specifice, care determină aplicabilitatea acestei metode !n cazul

finisărilor i superfinisărilor electroerozive& 7n prima fază a procesului EDM,

prelevarea de material poate fi pusă pe seama forelor electrostatice cu a6utorul

cărora se realizează transferul de particule de la un electrod la altul prin curenţiielectronici i ionici& Datorită micării relative a electrozilor, curenii electrici

formai de micarea diri6ată a celor două tipuri de particule !n c+mp electric nu

se vor mai intersecta i nu vor mai interaciona dec+t parial !ntre ei&

ombardamentul electronic provenit de la catod se repartizează pe o suprafaă

mai mare a anodului (densitatea curentului electronic este redusă) i ca urmare,

curentul ionic produs scade !n intensitate& 5stfel, densitatea de enerie adescărcării scade, craterele produse au ad+ncimi reduse i deci rugozitatea

suprafeei prelucrate scade&

+reterea razei micării planetare conduce la reducerea rugozităii

suprafeei prelucrate datorită creterii vitezei liniare relative, dar i la reducerea

productivităii EDM&

Problemele legate de dinamica sistemului de avans ridicate de finisarea i

superfinisarea EDM cu micare planetară (cu cinematică complexă !n general)

..


31/52

sunt extrem de complicate datorită caracterului foarte instabil al procesului

electroeroziv !n acest caz& 7n figura &', este prezentată rezolvarea problemei

raportului vitezelor de retragere i avans (v; # v8) la prelucrarea unei suprafee

conice după un contur dreptunghiular&

1e observă că la prelucrarea colurilor (situaie !n care condiiile de

prelucrare sunt mai dificile), viteza de retragere este mai mare dec+t viteza de

avans pentru evitarea degenerării procesului electroeroziv !n scurt"circuit, !n

timp ce la prelucrarea laturilor, viteza de avans crete !n defavoarea celei de

retragere&

2.4.+. Pre#!crarea e#ecr'er'%i5& c! ciemaic& c'mp#e7& Jendina care există actualmente !n ceea ce privete

prelucrarea EDM planetară, !n special la liderii mondiali !n domeniu (5gie,

4harmilles, 1odic


32/52

Miscarea sculei in spatiu la EDM

planetara& Healizarea unei

suprafeteconice

edere desus edere laterala

Aa colturi viteza de retragereeste

mai mare pentru evitarea

scurt"circuiltului

Jraseul sculei

4olt

itezaderetragere Sptimizare

Evitare scurt"

"circuit

Dreapta

Aa colturi creste

viteza de retragere

4olt4olt Dreapta

iteza deavans

0ig& &'& Modificarea raportului vitezelor de retragere i avans la EDM planetară

*educerea uzurii permite obinerea unei precizii a formei ridicate,

inclusiv a unor suprafee cu muchii vii&

1e utilizează trei forme fundamentale de strateie la prelucrarea EDM cu

cinematică complexă, care se regăsesc !n principiu, la toate mainile EDM

performante (fig& && a, b, c) i anume2ș

" lărgirea elicoidală pentru utilizarea unor electrozi normalizaţi3

" lărgirea !n stea pentru generarea unor suprafee laterale cu muchii vii3

" prelucrarea EDM circulară continuă !n 6urul unui a3 principal

predeterminat&

0irma 5gie a pus la punct o strateie planetară multiplă ce poartă numele

de "ie e


33/52

a b c

0ig& && 0orme fundamentale de strategie la EDM cu cinematică complexă2a"cu electrozi normaliza i3b –cu muchii vii3c" circulară !n 6urul unui ax predetensionatț

Electrozii de formă tridimensională sunt reprodui fără distorsiuni pe piesă datorită micărilor strategiei planetare !n trei dimensiuni, obin+ndu"se

suprafee echidistante la suprafeele electrodului (fig& &)&

2.4.-. Pre#!crarea $i#ee#'r pri e#ecr'er'%i!e

Prin EDM, se pot prelucra filete de diverse profiluri, exterioare,

interioare i plane pe materiale de tipul oelurilor aliate durificate sau

nedurificate termic, carburilor metalice etc& 5doptarea EDM !n acest caz este

mai eficientă, produc+nd o reducere a timpului de prelucrare i a consumului de

scule comparativ cu prelucrarea cu discuri abrazive profilate i cuite cu v+rf de

diamant sau nitrură cubică de bor &

.?

0ig& &'?& 1trategia 5KE eVuimode


34/52

Prelucrarea filetelor interioare cu profil ascuţit în ăuri înfundate ridică

cele mai dificile probleme& 7n figura &9, este prezentată realizarea unui filet

a b

0ig& &9& Prelucrarea filetelor prin EDM2a"electrodul"sculă3b"schema prelucrării2'"angrena6 roi dinate3,"roi dinate conice3 *"ax3

$,."mecanism urub"piuliă3-"electrodul"sculă&

interior cu profil triunghiular& Electrodul"sculă este un tarod sub forma unuisegment (fig& &*,a) care materializează parametrii filetului care trebuie

prelucrat&

Electrodul"sculă - (fig& &*,b) se introduce !n aleza6ul de prelucrat pe

toată lungimea de prelucrare, după care, se deplasează manual, prin rotire în

planul normal la a3a ăurii p+nă c+nd adaosul de prelucrare corespunzător

ad+ncimii filetului este !ndepărtat !n zona respectivă& 7n acest moment, axatarodului trebuie să coincidă cu axa găurii filetate& 7n această fază, se recomandă

utilizarea unui curent de 9,$:9,. din curentul normal de lucru deoarece

anga6area se face manual i pe o suprafaă mică&

7n continuare, se prelucrează cu avans automat , execut+ndu"se un avans

circular simultan cu un avans axial (orice punct de pe periferia sculei av+nd

traiectorie elicoidală)& Aa o rotaţie completă a tarodului, acesta se deplaseazăaxial pe o lunime eală cu pasul filetului& Micările electrodului sunt de avans

-9


35/52

sau de retraere !n funcie de mărimea efectivă a interstiiului !n timpul

prelucrării& 'icarea alternativă a tarodului este obinută de la un motor

electric, care primete comenzile de avans sau retragere de la generator (gap

controler), prin roile dinate ', , (fig& &*&b)& 5xul * se poate deplasa axial

!n raport cu roata & Pasul filetului de prelucrat este asigurat cu a6utorul

urubului $ i al piuliei .&

Aa operaia de deroare, tensiunea de lucru este "$ & Aa un curent de

$"9 5, se obine o rugozitate a flancurilor filetului, * z ≤ '99 Im& Densitatea de

curent nu trebuie să depăească $9 5#cm& Peste această limită, procesul EDM

devine instabil i parametrii tehnologici se !nrăutăesc&Pentru obinerea stabilităţii procesului i creterea productivităţii se face

o spălare prin in0ecţie printr"un orificiu practicat de"a lungul axei tarodului,

simultan cu o micare vibratorie a sculei pe direcie axială cu amplitudinea de

9,9$ mm (mai mică dec+t valoarea interstiiului)& 4reterea amplitudinii

vibraiilor pe direcie verticală sau orizontală conduce la reducerea preciziei de

prelucrare& Speraia de degroare este urmată de operaia de finisare, la carevalorile parametrilor electrotehnologici sunt reduse&

7n vederea stabilirii dimensiunilor electrodului se ine cont de faptul că

fiecare punct de pe suprafaa exterioară a tarodului trebuie să fie situat la

distana ., faă de suprafaa piesei& Parametrul . se calculează cu formula2

. 8 sl L *ma3 L a # (sin W#) L b # (sin W# tg W#) Cmm (&'')unde2 sl este mărimea interstiiului lateral, !n mm3 *ma3 " !nălimea maximă a

microneregularităilor !ndepărtate la operaia de finisare, !n mm3 a"

amplitudinea vibraiilor !n planul vertical, !n mm3 b " amplitudinea vibraiilor !n

planul orizontal !n mm3 W " unghiul profilului filetului, !n o3

Aa electrodul sculă, vârful profilului filetului nu se rotun6ete deoarece

acest fenomen are loc ca urmare a uzurii& Fona v+rfurilor este cea mai solicitată

datorită faptului că acolo se produc cele mai multe descărcări electrice&

-'


36/52


37/52

Jotui cele mai bune sisteme 544#54S nu funcionează la parametrii

maximi dacă nu este rezolvată problema controlului interstiţiului s & 5ceasta

capătă o importană deosebită la finisarea i superfinisarea EDM, la care s

[9,9'mm& 4ondiia necesară pentru un control eficient al s , o constituie o

dinamică adecvată a sistemului tehnoloic, caracterizată prin timpul de răspuns

al sistemului tehnologic Rt & 5gie a obinut un timp de răspuns al controler"ului

de interstiiu Rt e [ 'ms&

Jimpde impuls

Jimp de pauza

Kntensitatea curentului

Jensiunea demersingol

1palare

5 4 4 5 4 S1trategY

Manager

5naliza

impulsurilor in

timpreal

5P

controler

"Handament

"1tabilitate

"Jip dedescarcare

PHS4E1

Parametriidelucru

0BFFO"ASK4

1trategii

Miscarea

electrodului

0ig& &$& 4ontrolul procesului EDM !n timp real cu strategii de optimizare i logică fuzzY

De asemenea, se pune !n mod deosebit, problema optimizării procesului

EDM, de mare importană !n special la finisarea i superfinisarea EDM, cazuri

!n care instabilitatea este ridicată datorită condiiilor dificile !n care se

desfăoară prelevarea materialului& Sportunitatea aplicării loicii fuzz= !n acestdomeniu se bazează pe următoarele sale avanta0e2

" abilitatea logicii fuzzY de a fi aplicată !n cazul sistemelor care nu

pot fi modelate matematic satisfăcător sau au un caracter puternic neliniar 3

" logica fuzzY utilizează nite reuli de bază pentru a defini

comportarea sistemului tehnologic calitativ i nu cantitativ& 5ceste reguli pot fi

adăugate la unele existente, pot fi uor contradictorii sau redundante& 5ceastă

-


38/52

abordare este foarte apropiată de modul de ândire uman, !n felul acesta put+nd

fi implementată experiena operatorului !n cadrul sistemului tehnologic& Mai

mult, această experienă este valorificată la maximum prin posibilitatea luării

deciziilor privind modificarea parametrilor regimului de prelucrare !n timp real 3

" un sistem de control bazat pe logică fuzzY poate acoperi un

domeniu mai lar de condiii de lucru dec+t controler"ele convenionale&

Procesul decizional fuzz= cuprinde două etape& Prima etapă de

recunoatere a condiţiilor de lucru EDM este precedată de un proces de fuzz=-

ficare a semnalelor primite de la senzori& 7nainte să a6ungă la controler, acestea

sunt convertite cu a6utorul funciilor de apartenenă (membership functions) !ntr"un format (neative bi , neative small , positive small , positive bi ), utilizat de

regulile fuzzY implementate !n cadrul soft"ului decizional&

" doua etapă este cea de decizie propriu-zisă !n care se determină valorile

variabilelor de control ale procesului EDM& 5ceasta presupune un proces invers

de defuzz=-ficare, respectiv de conversie a valorilor fuzz= !n valori discrete&

Btiliz+nd generatoarele care lucrează pe bază de 544#54S i tehnologiefuzzY, se poate asigura o ruozitate *a89,'% Im la prelucrarea carburilor

metalice i *a ≤ 9,' Im la prelucrarea oelurilor& +reterea de productivitate

obinută cu tehnologia fuzz= este cuprinsă !ntre 9 i 99Q faă de tehnologia

clasică, !n funcie de complexitatea prelucrării&

2.4.3. 9ii"area 6i "!per$ii"area e#ecr'er'%i5& : #ichid die#ecric c!

p!#ere c'd!ci5& : "!"pe"ie 7n vederea !mbunătăirii performanelor la finisarea i superfinisarea

EDM, se utilizează lichid dielectric ce conine pulbere conductivă în suspensie

(de exemplu, lichidul dielectric PK@5 '9, utilizat de firma 1odic


39/52

asemenea, crete conductivitatea mediului de lucru, ceea ce determină

prelucrarea cu interstiţiu s mărit cu avanta6e privind facilitarea evacuării

produselor EDM din interstiiu, deosebit de dificilă la finisarea EDM a

suprafeelor mari&

9

$

'9

'$

Electrod)9mm( Electrod'99mm ( Electrod(99mm (

H89,.µmz H 8),$µmz H 8$,$µmz

4onventional PK@5'9 Material piesa2 1@D.'

t prel

Ch

0ig& &.& Heducerea timpului de prelucrare cu lichid dielectric PK@5 '9

7n figura &., se observă creterea raportului dintre timpul de

prelucrare prin electroeroziune clasică i cel cu lichid dielectric cu particule

conductive, odată cu creterea ariei de prelucrat, de peste '9 ori& De asemenea,

se obine !mbunătăirea evidentă a rugozităii faă de finisarea EDM clasică la

cele doua tipuri de materiale de electrod cupru i grafit (fig&&-)& 4u toate

acestea, se constată o limitare a suprafeţei prelucrabile prin finisare EDM

corespunzătoare unei rugozităi prescrise& Aa o suprafaă prelucrată . prel [ $

cm, se obine *a [ 9,$ Im, ceea ce !nseamnă o cretere a suprafeei prelucrate de

aproximativ două ori, la această valoare a rugozităii faă de prelucrarea EDM

obinuită&

-$


40/52

($ '99 (($ *99 .($ ?99

Proiectia suprafetei

electroduluiCcm (

H

Cµmz

Prelucrarea EDM obisnuita& Electrod de cupru

Prelucrarea cu PK@5 '9& Electrod de grafit

Prelucrarea cu PK@5 '9& Electrod de cupru

9

$

'9

'$

Prelucrarea EDM obisnuita& Electrod de grafit

0ig&&& Heducerea rugozităii cu a6utorul lichidului dielectric PK@5 '9

2.4.. Teh'#',ia de pre#!crare c! e#ecr'd $i#i$'rm

Prelucrarea prin electroeroziune cu electrod filiform (Wire

&lectrodischare 'achinin (=EDM)) este utilizată la tăierea unor profiluri

simple sau complexe cu precizie ridicată, fiind aplicată pe scară largă la

fabricaţia tanţelor & Aa !nceput, mainile =EDM realizau prelucrările prin

copiere după ablon, după care ele au fost !nlocuite total de maini cu comandă

numerică, care, la ora actuală, realizează performane ridicate2 productivitate

(viteză de tăiere) de 99 mm#min (la grosimi de material de $9 mm i diametrul

firului de 9, mm), toleranţă medie pe conturul prelucrat de ± Im,

ruozitatea suprafeei prelucrate, *a89,' Im&

&lectrodul-sculă este un fir calibrat din cupru, Golfram, molibden sau

multistrat cu strat exterior superficial de zinc, cu diametre (d s) cuprinse !ntre

9,9 : 9,* mm& Aa creterea rosimii materialului de prelucrat, se utilizează

fire cu diametre mai mari&

0irul este tensionat cu a6utorul unui sistem cu mai multe role (tensiunea !n

fir este de *99:*9 gf la d s 8 9, mm sau 99:9 gf la d s 8 9,' mm) i se

-.

Proiecţia suprafeţeielectrodului ?cm8 @


41/52

derulează continuu cu o viteză v aproximativ constantă de '9:9 mm#s (fig&

&%)&

7n scopul prevenirii micărilor laterale sau vibraiilor !n timpul prelucrării

(care ar afecta precizia de prelucrare), electrodul filiform este hidat cu a6utorul

a două aleza0e conice (care realizează i calibrarea firului) sau prisme din safir ,

plasate deasupra i dedesubtul piesei de prelucrat& !istanţa dintre ghida6e este

relabilă (micarea 5) !n funcie de grosimea materialului& !istanţa minimă

dintre acestea asigură precizie ma3imă&

Pentru realizarea tăierii, semifabricatul are un avans , . !n raport cu firul,

!n plan orizontal, după două direcţii ( A, B ) comandate numeric& De asemenea, !nvederea realizării tăierii conice, există posibilitatea !nclinării firului prin

deplasarea ghida6ului superior (micarea C) !n plan orizontal (fig& &%)&

%n timpul prelucrării, descărcările electrice se produc !ntre suprafaa

exterioară a firului i suprafaa piesei aflată !n proximitate, situată la o distană

egală cu interstiiul de prelucrare s $ (fig& &?), astfel realiz+ndu"se o tăietură cu

lăimea l t &7n interstiiul de prelucrare, se in6ectează apă deionizată, furnizată de un

agregat de dielectric !n care apa este filtrată i trecută printr"o răină

deionizatoare astfel !nc+t rezistivitatea lichidului dielectric să fie mai mare de

'99


42/52

evacuării particulelor prelevate din interstiiul de prelucrare foarte redus precum

i posibilitatea prelucrării cu un curent de lucru ridicat (dezvoltare rapidă a

canalului de plasmă)&

!ezavanta0ele folosirii apei la =EDM constau !n producerea fenomenului

de electroliză !n urma căruia se dega6ă o3ien i hidroen, amestec de gaze

detonant care poate determina ruperea firului i chiar deplasarea piesei& Pentru

evitarea depunerii de material de pe electrod pe suprafaa piesei, se lucrează cu

polaritate neativă (electrodul este catod), iar impulsurile folosite sunt de scurtă

durată&

5plicarea =EDM este avanta6oasă la realizarea orificiilor, decupărilor,tăierilor av+nd !n vedere că !n aceste cazuri, productivitatea =EDM este

comparabilă cu aceea obinută prin EDM cu electrod masiv, iar electrodul nu

necesită realizarea de către utilizator a unor prelucrări prealabile& De asemenea,

soft"urile implementate pe calculatoarele care deservesc mainile =EDM

interfaează bazele de date obinute la proiectare (care definesc geometric

piesele de prelucrat) cu proramul în cod maină pe baza căruia se realizează prelucrarea&

2.3. ;ariae a#e pre#!cr&rii pri e#ecr'er'%i!e. Pre#!crarea pri

e#ecr'er'%i!e c! e#ecr'd $ir "a! ad& 0-003002


43/52

interstiiu prin a6uta6ele & Electrodul"sculă se confecionează din s+rmă de cupru

neizolată de diametre 9,9:9, mm&

Denerator de

impulsuri

3

=

ve

a

ve

b

ve

c

E

E

'

(

)

*

$

'

0ig& &9& Prelucrarea prin electroeroziune cu electrod filiform2 a " schema de principiu3 b " debitare cu electrod bandă3 c " debitare după contur cu electrod"fir2

' " electrod"fir3 " lichid dielectric3 " a6uta6e3 * " piesa de prelucrat3 $ – electrod"bandă&

Btila6ul folosit la acest gen de prelucrare se compune din subansamblele

normale ale unei maini de prelucrat prin electroeroziune, dar av+nd i

subansamble specifice2 subansamblul de tensionare i deplasare a electrodului"

sculă, sistemul de reglare automată a avansului după două coordonate,

sistemul de urmărire a conturului i calculatorul de proces&

Jehnologia de lucru este identică cu cea de la electroeroziunea normală,

numai că trebuie luată !n considerare i viteza de deplasare a electrodului"sculăi fora de tensionare a sa&

Procedeul se aplică mai ales la debitarea semifabricatelor din materiale

dure i extradure (fig&&9, b), tăierea inelelor, a bucelor, tăierea materialelor

magnetice, prelucrarea simultană a orificiilor părilor active ale tanelor,

decuparea pieselor electronice de precizie (fig&&9, c), prelucrarea canalelor

deschise etc& Aăimea minimă a tăierii poate a6unge la 9,9 mm&

-?


44/52

Jabelul && 1uprafee prelucrate prin electroeroziune

Nr.cr. Ca%!# de pre#!crare 9'rma "!pra$e/ei O"er5a/ii

'1trăpungerea unor găuri

pătrate (sau dreptunghiu"lare) cu unghiuri rotun6ite(H min 8 9,. mm)&

Joate contururile poligonale pot fi realizate !n curgeredirectă& Joate formele prelucrate !ncurgere directă ar putea fiobinute de asemenea !ncurgere inversă sau !n curgeredirectă cu contrapresiune&4+teva restricii care se impunsunt2

" ad+ncimea de prelucrare maimare de $9 mm3" rugozitatea suprafeei H a [, µm&

1trăpungerea unor găuricirculare cu generatoaredrepte sau curbe&

1trăpungerea unor găurihexagonale cu unghiurirotun6ite (H min 8 9,. mm)&

*1trăpungerea unor găuritriunghiulare cu unghiurirotun6ite (H min ≅ 9,% mm)&

$ Prelucrarea unei epruvetede traciune plate&

. Aărgirea unei formecilindrice (emin variabil !ntre ÷ '9 mm !n funcie de∅)&

1e poate realiza i !n curgeredirectă cu contrapresiune sau!n curgere inversă&

-Prelucrarea unor canelurialungite (emin variabil !ntre* ÷ '9 mm !n funcie de l)&

1e poate realiza i !n curgeredirectă cu contrapresiune&

%

Prelucrarea unor fante fine(emin variabil !ntre * ÷ '9mm !n funcie de l)&

%9


45/52

Jabelul && 1uprafee prelucrate cu curgere directă cu compresiune

Nr.cr. Ca%!# de pre#!crare 9'rma "!pra$e/ei O"er5a/ii'

Prelucrarea unei găuri

pătrate (sau dreptunghiu"lare cu coluri rotun6ite)&H min ≅ 9,. mm&

0ormele cu profil evolutivsimplu (forme de revoluie,cu distribuie radială aelectrolitului) pot fideasemenea prelucrate !ncurgere directă cu in6eciede aer&

Prelucrarea unor semidiscuri (segmente derotor)&

Prelucrarea unor matrie defor6ă (manivelă)&

*

Prelucrarea unor semisferegoale (matrie)&

$Prelucrarea unor cochilii

pentru in6ecie mase plastice&

.

Prelucrarea unor cochilii pentru sticlă&

-

Prelucrarea unor circum"ferine inelare !ntr"un disc&

Piesa s"ar putea obine, deasemenea, folosindcurgerea directă&

%'


46/52

Jabelul & (continuare)

%

Prelucrarea a două caneluri(manon de !mpreunare)&

4urgerea inversă trebuie săfie utilizată pentru a seexecuta caneluri av+ndunghiuri ascuite(H min 8 9,$ mm)&

?

Prelucrarea unor matrie defor6at&

Elemente de rotor

'9

Prelucrarea unor matrie defor6at&

1emisfere

''

iele de automobil

'

4ruci cardanice

'

5rbore

'*

1atelit auto

%


47/52

Jabelul & (continuare)'$

4heie fixă

'.

4ap de ciocan

'-

Poanson

0orma seamănă cu ocanelură, !nsă are un profilevolutiv& 4urge"rea inversă

permite să se obină detaliifine (e 8 9,% mm) i raze de

racordare foarte mici (H ≅9,$ mm)&

'%

Prelucrarea diferitelor caneluri

4urgerea inversă este foartefavorabilă dato"rităconvergenei elec"trolituluicu traiectul radial allichidului !n cele două cazuri&

'?Prelucrarea unor profilealegice

9 Prelucrarea unor profile detip poanson cu nervuri&

'Prelucrarea i punerea !nrelief a unor palete deturbină puin ad+nci&

h [ '9 mm pentru9,% mm&

%


48/52


Prelucrarea unor nervuri !n

pistoane&

Prelucrarea unor aleza6ecanelate

*Prelucrarea unor piese de!mbinare&

$Prelucrarea unui platou cutrei dini&

Prelucrare obinută de la uncilindru masiv&

. Prelucrarea unor semisfere(!n relief)&

-Prelucrarea de formeelicoidale cu seciuneconstantă&

5ceste operaii nu sunt posibile dec+t dacă pasulelicei este mare (ceea ce

!nseamnă că, componentavitezei laterale este foartemică !n raport cu componentaaxială) i dacă precizia cerutănu este mai mică cu ±9,mm&

%*


49/52


%

Prelucrarea de forme

elicoidale cu seciunevariabilă

Prelucrările formelor elicoidale (cu seciuneconstantă sau variabilă) pot

sa fie deasemenea executate!n curgere directă cucontrapresiu"ne sau !ncurgere direc"tă cu in6ecie deaer&

Kn figura &'&se prezinta cateva echipamente si piese prelucrate prin

electroeroziune&

%$


50/52

%.


51/52

%-


52/52

0ig&&'& 4+teva tipuri de echipamente i piese obinute prin electroeroziune

Documents

PRELUCRAREA DIMENSIONALĂ PRIN EROZIUNE ELECTRICĂ (ELECTROEROZIUNEA)